Effets des changements climatiques sur le ruissellement dans le nord des Grandes Plaines de 1962 à 2013
Citation
Coles, A. E., McConkey, B. G. and McDonnell, J. J. 2017. Climate change impacts on hillslope runoff on the northern Great Plains, 1962–2013. Journal of Hydrology 550:538-548.
Résumé en langage clair
On s’inquiète des effets des changements climatiques sur les ressources en eau dans les Prairies canadiennes. Nous avons analysé les conditions météorologiques, l’humidité du sol et le ruissellement pour trois petits champs à Swift Current (Saskatchewan) afin de déterminer les changements qui s’y sont produits entre 1962 et 2013. Environ 80 % des eaux de ruissellement sur ces champs en pente provenaient de la fonte de la neige accumulée l’hiver. Ce ruissellement est étroitement lié à la quantité de neige, car très peu d’eau de fonte de la neige s’infiltre dans le sol gelé. Au cours des 52 années, les précipitations hivernales sous forme de neige ont diminué de 18 %, ce qui s’est traduit par une diminution de 59 % du ruissellement provenant de la fonte des neiges durant cette période. La teneur en humidité du sol au printemps a également diminué durant la période. Cette baisse de la quantité d’eau dans les sols à la fin de l’hiver rendra les cultures plus dépendantes des précipitations pendant la saison de croissance et plus vulnérables à la sécheresse. Au cours des 52 années de l’étude, les précipitations sous forme de pluie ont augmenté de 51 %, et les épisodes de jours de pluie consécutifs se sont allongés. La majeure partie de la pluie qui tombe l’été s’infiltre dans le sol, et les sols profonds peuvent facilement stocker cette eau. Cela rend le ruissellement de l’eau de pluie peu fréquent une fois le sol dégelé; il ne se produit que lorsqu’une pluie très intense tombe sur un sol déjà mouillé par des pluies précédentes. La fréquence de ces conditions n’a pas changé au cours des 52 années de l’étude. Par conséquent, malgré l’augmentation de la pluviosité, il n’y a pas eu de changement dans la quantité d’eau ruisselant sur les champs.
Résumé
Dans les Grandes Plaines de l’Amérique du Nord, les changements climatiques menacent les ressources en eau. Or, le manque d’observations reliant le climat et le ruissellement à l’échelle d’une pente limite notre capacité de comprendre ces effets des changements climatiques. Dans cette étude, nous présentons un ensemble de données (précipitations, température, couverture de neige, teneur en eau du sol et ruissellement) recueillies durant 52 ans (1962 2013) sur trois champs en pente de 5 ha dans les Grandes Plaines du Nord, où le sol gèle chaque hiver. Dans cette région, les eaux de fonte des neiges représentent environ 80 % du ruissellement annuel et sont potentiellement vulnérables au réchauffement et aux changements dans la quantité et la nature des précipitations. Nous avons évalué les tendances de ces variables climatologiques et hydrologiques par des analyses de séries chronologiques. Nous avons constaté que le ruissellement nival (fonte des neiges) au printemps a diminué (en moyenne de 59 %) en réaction à la réduction (de 18 %) des précipitations neigeuses l’hiver, mais que l’augmentation des précipitations pluviales de 51 % et de la fréquence des épisodes de plusieurs jours de pluie consécutifs n’a pas eu d’effet significatif sur le ruissellement pluvial. En été, les sols profonds et très perméables qui ne sont plus gelés ont un effet d’amortissement des précipitations pluviales, atténuant la réponse des eaux de ruissellement à ces précipitations. Par contre, pendant la crue hivernale et printanière, l’eau ne peut s’infiltrer dans le sol gelé, de sorte que le ruissellement correspond plus étroitement aux variations des précipitations neigeuses et de la fonte des neiges. Ces résultats vont à l’encontre des relations climat-ruissellement observées à l’échelle des bassins versants dans le nord des Grandes Plaines, où l’effet du drainage artificiel des terres domine. À l’échelle des pentes, la diminution des précipitations neigeuses, du ruissellement nival et de la teneur en eau du sol au printemps fait en sorte que la productivité agricole dépend de plus en plus des précipitations durant la saison de croissance et accentuera probablement l’impact des sécheresses.